(57)【要約】【課題】  低輝度の光を受光する受光セルの開口部の幅と高輝度の光を受光する受光セルの開口部の幅とが異なる場合でも、両受光セルの集光率を最適化する固体撮像装置を提供する。【解決手段】  固体撮像装置は、半導体基板１１に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部１７を持つ受光セルが複数形成され、光電変換部１７上にマイクロレンズ１２３を備えた装置であって、複数の受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルＢと、第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルＡとが存在し、第１の受光セルＢのマイクロレンズ１２３Ｂの屈折率は、第２の受光セルＡのマイクロレンズ１２３Ａの屈折率よりも大きい。【選択図】      図１
2006344753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、
複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、
前記第１の受光セルのマイクロレンズの屈折率は、前記第２の受光セルのマイクロレンズの屈折率よりも大きい
固体撮像装置。
【請求項２】
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、
複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セルのマイクロレンズおよび前記第２の受光セルのマイクロレンズは、それぞれ、少なくとも低屈折率材料と高屈折率材料とから形成され、前記第１の受光セルのマイクロレンズに含まれる高屈折率材料の体積は、前記第２の受光セルのマイクロレンズに含まれる高屈折率材料の体積よりも大きい
固体撮像装置。
【請求項３】
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、
複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セル上に配置された第１の高屈折率層間膜と、前記第２の受光セル上に配置された第２の高屈折率層間膜とを有し、前記第１の高屈折率層間膜の屈折率は、前記第２の高屈折率層間膜の屈折率よりも大きい
固体撮像装置。
【請求項４】
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、
複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セル上に配置された第１の高屈折率層間膜と、前記第２の受光セル上に配置された第２の高屈折率層間膜とを有し、前記第１の高屈折率層間膜の膜厚は、前記第２の高屈折率層間膜の膜厚よりも厚い
固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、
複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セルのマイクロレンズの高さは、前記第２の受光セルのマイクロレンズの高さよりも高い
固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２の受光セルのマイクロレンズの屈折率は、前記第１の受光セルのマイクロレンズの屈折率よりも大きい
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記マイクロレンズまたは前記層間膜の材料は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブまたは酸化ハフニウムを少なくとも含む
請求項１から６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の固体撮像装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等に使用される固体撮像装置に関し、特に、各受光セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な固体撮像装置は、半導体基板上に複数の受光セルが形成され、各受光セルは、遮光膜の開口部を通って入射した光を光電変換する光電変換部と、遮光膜上に設けられた色分離を行うカラーフィルタとを備える。一般的に、カラーフィルタとしては、原色フィルタ、または補色フィルタが用いられる。原色フィルタとしては、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の光を透過させる各フィルタを用いる。補色フィルタとしては、赤の補色であるシアン（Ｃ）、緑の補色であるマゼンタ（Ｍ）、青の補色である黄（Ｙ）の光を透過させる各フィルタを用いる。一般的には、この３色のフィルタを通して得た信号と、緑（Ｇ）の光を透過させるフィルタを通して得た信号とを用いている。そして、各受光セルに上記のいずれかが一定のパターンで割り当てられる。そうすることで、各受光セルは、カラーフィルタによって色分離された色信号の輝度に応じて信号を生成する（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、上記の信号を大きくして高感度を実現するために、カラーフィルタの上下にマイクロレンズなどを形成することで、高Ｓ／Ｎ化が図られている（特許文献３参照）。
【０００４】
図７は、従来の広ダイナミックレンジを特徴とする固体撮像装置の受光セルの配列を示す。低輝度の光を受光する受光セルＡと高輝度の光を受光する受光セルＢとが、行列状に複数配列され、低輝度の光を受光する受光セルＡと高輝度の光を受光する受光セルＢとで光電変換された信号が固体撮像装置の内部または外部で合成されて、広ダイナミックレンジの画像が得られる。
【０００５】
図８は従来の広ダイナミックレンジを特徴とする固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。図８は、図７のＭ−Ｎ間の断面を示している。
【０００６】
各受光セルは、Ｎ型不純物が添加されたシリコンからなる基板１１を基礎として、以下に説明する各層が形成されてなる。
【０００７】
光電変換層１２は、基板１１にＰ型不純物をイオン注入することでＰ型ウェル１６を形成し、さらに、Ｐ型ウェル１６にＮ型不純物をイオン注入することでＮ型領域である光電変換部１７を形成した層である。
【０００８】
絶縁層１３は、光電変換層１２と金属層１４とを絶縁するために設けられた光電変換層１２上の層間膜１８の層である。
【０００９】
金属層１４は、遮光膜１９と層間膜３１とを含む層である。金属層１４は、遮光膜１９が形成された後に、低輝度の光を受光する受光セルＡの上に開口部２０Ａが作製され、高輝度の光を受光する受光セルＢの上に開口部２０Ｂが作製された層である。広ダイナミックレンジを特徴とする固体撮像装置では、同一の固体撮像装置上に、低輝度の光を受光する受光セルＡでは開口幅の大きい開口部２０Ａが形成され、高輝度の光を受光する受光セルＢでは開口幅の小さい開口部２０Ｂが形成されている。
【００１０】
開口部２０Ａ、開口部２０Ｂ、および遮光膜１９の上に、層間膜３１が形成されている。さらに遮光膜１９上の層間膜３１の後に形成されるカラーフィルタ層１５は、フィルタ膜２１Ａ、２１Ｂおよびフィルタ膜２１上に形成された層間膜２２とで構成された層である。また、最後にカラーフィルタ層１５上にマイクロレンズ２３が形成される。
【００１１】
入射光２４は、受光セル上部から入射し、カラーフィルタ層１５上に形成されたマイクロレンズ２３により集められ、フィルタ膜２１Ａ、２１Ｂを透過し、開口部２０Ａ、開口部２０Ｂを経て、光電変換部１７に到達する。
【特許文献１】特開平１０−３４１０１２号公報
【特許文献２】特開平５−３２６９０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１６４８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の広ダイナミックレンジを特徴とする固体撮像装置では、低輝度の光を受光する受光セルＡの開口部２０Ａの幅と、高輝度の光を受光する受光セルＢの開口部２０Ｂの幅とが異なるため、マイクロレンズ２３の集光を幅が大きい開口部２０Ａにおいて最適にする場合、幅が小さい開口部２０Ｂへ入射光２４の一部が入り難くなるため、開口部２０Ｂを透過する入射光２４が減少し、高輝度の光を受光する受光セルＢの感度が極端に低下する。
【００１３】
また、固体撮像装置の周辺部では、中心部に比べて入射光２４の入射角が大きくなるため、開口部２０Ｂを透過する光をさらに集め難くなり、中心部の受光セルＢの感度に対して周辺部の受光セルＢの感度低下が大きく、感度のシェーディングや色ムラが発生するため、得られる画像劣化が著しい。
【００１４】
そこで本発明は、低輝度の光を受光する受光セルの開口部の幅と高輝度の光を受光する受光セルの開口部の幅とが異なる場合でも、開口部の幅の大きい低輝度の光を受光する受光セルと開口部の幅の小さい高輝度の光を受光する受光セルとで、集光率を同時に最適化することで、各受光セルの感度を大幅に改善できる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セルのマイクロレンズの屈折率は、前記第２の受光セルのマイクロレンズの屈折率よりも大きいことを特徴とする。
【００１６】
このように、本発明に係る固体撮像装置では、開口幅の小さい受光セルのマイクロレンズの屈折率を、開口幅の大きい受光セルのマイクロレンズの屈折率よりも大きくする。その結果、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セルのマイクロレンズおよび前記第２の受光セルのマイクロレンズは、それぞれ、少なくとも低屈折率材料と高屈折率材料とから形成され、前記第１の受光セルのマイクロレンズに含まれる高屈折率材料の体積は、前記第２の受光セルのマイクロレンズに含まれる高屈折率材料の体積よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
このように、マイクロレンズが低屈折率材料と高屈折率材料とで構成された場合、開口幅の小さい受光セルのマイクロレンズに含まれる高屈折率材料の体積を、開口幅の大きい受光セルのマイクロレンズに含まれる高屈折率材料の体積よりも大きくすることで、開口幅の小さい受光セルのマイクロレンズの平均的な屈折率を、開口幅の大きい受光セルのマイクロレンズの平均的な屈折率よりも大きくする。その結果、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セル上に配置された第１の高屈折率層間膜と、前記第２の受光セル上に配置された第２の高屈折率層間膜とを有し、前記第１の高屈折率層間膜の屈折率は、前記第２の高屈折率層間膜の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
このように、開口幅の小さい受光セルの上にある高屈折率層間膜の屈折率が、開口幅の大きい受光セルの上にある高屈折率層間膜の屈折率よりも大きいため、光の入射角度の大きい受光セルの上にある高屈折率層間膜により、大きな入射角度を持って入射した光を光電変換部の方向へ曲げて入射させることができる。その結果、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セル上に配置された第１の高屈折率層間膜と、前記第２の受光セル上に配置された第２の高屈折率層間膜とを有し、前記第１の高屈折率層間膜の膜厚は、前記第２の高屈折率層間膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする。
【００２２】
このこのように、開口幅の小さい受光セルの上にある高屈折率層間膜の膜厚が、開口幅の大きい受光セルの上にある高屈折率層間膜の膜厚よりも厚いため、光の入射角度の大きい受光セルの上にある高屈折率層間膜により、大きな入射角度を持って入射した光を光電変換部の方向へ大きく曲げて入射させることができる。その結果、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板に、入射光の輝度に応じて信号電荷を生成する光電変換部を持つ受光セルが複数形成され、前記光電変換部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置であって、複数の前記受光セルの中には、第１の開口幅を持つ第１の受光セルと、前記第１の開口幅よりも大きい第２の開口幅を持つ第２の受光セルとが存在し、前記第１の受光セルのマイクロレンズの高さは、前記第２の受光セルのマイクロレンズの高さよりも高いことを特徴とする。
【００２４】
このように、開口幅の小さい受光セルの上のマイクロレンズの高さを、開口幅の大きい受光セルの上のマイクロレンズの高さよりも高くする。その結果、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００２５】
また、前記第２の受光セルのマイクロレンズの屈折率は、前記第１の受光セルのマイクロレンズの屈折率よりも大きいことを特徴する。このように、開口幅の小さい受光セルの上のマイクロレンズの屈折率を、開口幅の大きい受光セルの上のマイクロレンズの屈折率よりも大きくする。その結果、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００２６】
マイクロレンズまたは層間膜の材料は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブまたは酸化ハフニウムを少なくとも含むことを特徴する。このように、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブまたは酸化ハフニウムなどの高屈折率材料を用いることで、一般的に絶縁膜としてよく利用されている屈折率１．４５のシリコン酸化膜を用いる場合に比べて、屈折率を特に大きくとることができるため、開口幅の小さい受光セルと開口幅の大きい受光セルとの集光率を同時に最適化することができ、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る固体撮像装置は、開口幅の小さい受光セルの上に形成された、マイクロレンズの屈折率、マイクロレンズの高屈折率材料の体積、マイクロレンズの高さ、高屈折率材料の屈折率、または高屈折率材料の膜厚を、開口幅の大きい受光セルの上に形成された、マイクロレンズの屈折率、マイクロレンズの高屈折率材料の体積、マイクロレンズの高さ、高屈折率材料の屈折率、または高屈折率材料の膜厚と異ならせることで、光の入射角度の大きい受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００２８】
これらにより高感度および高Ｓ／Ｎの固体撮像装置を実現できるため、本発明の固体撮像装置は高画質なカメラを実現するために有効であるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。各受光セルは、光電変換層１２を含む基板１１、絶縁層１３、金属層１４、およびカラーフィルタ層１５を備えており、それらは図８に示す従来構造と同じである。
【００３１】
本実施の形態１では、受光セル１の開口幅が異なる場合に、カラーフィルタ層１５の上に形成されたマイクロレンズ１２３の屈折率が異なる。開口幅の異なる方法で広ダイナミックレンジを実現する場合、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとの集光率を同時に最適化するために、開口幅の小さい受光セルＢの上に形成されたマイクロレンズ１２３Ｂの屈折率を、開口幅の大きい受光セルＡの上に形成されたマイクロレンズ１２３Ａの屈折率よりも大きくする。たとえば、開口部２０Ａの幅が２．５μｍの受光セルＡのマイクロレンズ１２３Ａには屈折率１．５の酸化シリコンを利用し、開口部２０Ｂの幅が０．７μｍの受光セルＢのマイクロレンズ１２３Ｂには屈折率２．０の窒化シリコンを利用する。また、入射角度３３が大きくなるに従い屈折率が大きくなる構造を採用する。
【００３２】
これにより、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとの集光率を同時に最適化できるため、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。各受光セルは、光電変換層１２を含む基板１１、絶縁層１３、金属層１４、およびカラーフィルタ層１５を備えており、それらは図８に示す従来構造と同じである。
【００３４】
本実施の形態２では、各受光セルのマイクロレンズ２２３は、低屈折率材料（たとえば屈折率１．５の酸化シリコン）２６と、高屈折率材料（たとえば屈折率２．０の窒化シリコン）２５との２種類の材料で構成されている。
【００３５】
受光セル１の開口幅が異なる場合、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとでは、マイクロレンズ２２３の低屈折率材料２６と高屈折率材料２５との構成比率を変更し、受光セルＢでは、高屈折率材料２５の体積比率を、受光セルＡより大きくなるようにする。たとえば、開口幅の大きい受光セルＡのマイクロレンズ２２３Ａでは低屈折率材料２６と高屈折率材料２５との体積比率を９：１とし、開口幅の小さい受光セルＢのマイクロレンズ２２３Ｂでは低屈折率材料２６と高屈折率材料２５との体積比率を１：９とする。
【００３６】
その結果、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとの集光率を同時に最適化できるため、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００３７】
また、入射角度が大きい光に対するマイクロレンズ２２３の平均的な屈折率を、入射角度が小さい光に対するマイクロレンズ２２３の平均的な屈折率よりも大きくする。これにより、光の入射角度にかかわらず、各受光セルの集光率を等しくすることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。各受光セルは、光電変換層１２を含む基板１１、絶縁層１３、およびカラーフィルタ層１５を備えており、それらは図８に示す従来構造と同じである。
【００３９】
本実施の形態３では、各受光セル１のカラーフィルタ層１５の下の金属層１４０に、高屈折率層間膜２７が設けられている。
【００４０】
受光セル１の開口幅が異なる場合、受光セル１上の高屈折率層間膜２７の屈折率が異なる構成となっており、開口幅の小さい受光セルＢでは、開口幅の大きい受光セルＡに比べて、高屈折率層間膜２７の屈折率を大きくする。たとえば、開口幅の大きい受光セルＡの高屈折率層間膜２７Ａには屈折率１．５の酸化シリコン膜を利用し、開口幅の小さい受光セルＢの高屈折率層間膜２７Ｂには屈折率２．０の窒化シリコン膜を利用する。また、光の入射角度３３が大きくなるに従い屈折率が大きくなる構造を採用している。
【００４１】
その結果、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとの集光率を同時に最適化できるため、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００４２】
実施の形態３では、高屈折率層間膜２７がカラーフィルタ層１５の下にある実施例を示したが、高屈折率層間膜２７はカラーフィルタ層１５の上にあってもよく、その場合も同様の効果が得られる。
【００４３】
また、実施の形態３では、高屈折率層間膜２７が遮光膜１９の上にある実施例を示したが、高屈折率層間膜２７は遮光膜１９の下にあってもよく、その場合も同様の効果が得られる。
【００４４】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。実施の形態４と実施の形態３との違いは、実施の形態４では、カラーフィルタ層１５の下の金属層１４１の高屈折率層間膜２７０の膜厚が、受光セルによって異なる点である。
【００４５】
受光セル１の開口幅が異なる場合、受光セル１上の高屈折率層間膜２７０の膜厚が異なる構成となっており、開口幅の小さい受光セルＢの高屈折率層間膜２７０Ｂの膜厚を、開口幅の大きい受光セルＡの高屈折率層間膜２７０Ａの膜厚よりも厚くする。たとえば、開口幅の大きい受光セルＡの高屈折率層間膜２７０Ａの膜厚を３００ｎｍとし、開口幅の小さい受光セルＢの高屈折率層間膜２７０Ｂの膜厚を５００ｎｍとする。また、光の入射角度３３が大きくなるに従い高屈折率層間膜２７０の膜厚が大きくなる構造を採用する。
【００４６】
その結果、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとの集光率を同時に最適化できるため、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００４７】
実施の形態４では、光の入射角度３３が異なる場合に、入射角度３３が大きくなるにつれて、高屈折率層間膜２７０の膜厚を大きくするのと同時に、屈折率も大きくする。しかしながら、屈折率が同じで、高屈折率層間膜２７０の膜厚だけを変更してもよく、その場合でも同様の効果が得られる。
【００４８】
また、実施の形態４では、高屈折率層間膜２７０がカラーフィルタ層１５の下にある実施例を示したが、高屈折率層間膜２７０はカラーフィルタ層１５の上にあってもよく、その場合も同様の効果が得られる。
【００４９】
また、実施の形態４では、高屈折率層間膜２７０が遮光膜１９の上にある実施例を示したが、高屈折率層間膜２７０は遮光膜１９の下にあってもよく、その場合も同様の効果が得られる。
【００５０】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。各受光セルは、光電変換層１２を含む基板１１、絶縁層１３、金属層１４、およびカラーフィルタ層１５を備えており、それらは図８に示す従来構造と同じである。
【００５１】
本実施の形態５では、開口部の幅が異なる場合、マイクロレンズ５２３の高さが異なり、開口幅の小さい受光セルＢのマイクロレンズ５２３Ｂの高さは、開口幅の大きい受光セルＡのマイクロレンズ５２３Ａに比べて高い。たとえば、開口幅の大きい受光セルＡのマイクロレンズ５２３Ａの高さを１．０μｍとし、開口幅の小さい受光セルＢのマイクロレンズ５２３Ｂの高さを１．２μｍとする。
【００５２】
その結果、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとの集光率を同時に最適化できるため、両方の開口幅を持つ受光セルの感度を大幅に向上することができる。
【００５３】
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面を示す。各受光セルは、光電変換層１２を含む基板１１、絶縁層１３、金属層１４、およびカラーフィルタ層１５を備えており、それらは図８に示す従来構造と同じである。
【００５４】
本実施の形態６では、開口幅の小さい受光セルＢと開口幅の大きい受光セルＡとのそれぞれについて、絶縁層１３、金属層１４、及びマイクロレンズ６２３の屈折率が等しくなる構造となっている。例えば、各受光セルについて、一つの材料を用いて、絶縁層１３、金属層１４、及びマイクロレンズ６２３を構成することにより、それらの屈折率を等しくする。
【００５５】
なお、各マイクロレンズによる集光効率は、下記の（数１）の式により表現することができる。
【００５６】
【数１】
2006344753.tif 000003
【００５７】
上記の（数１）の式より、光が集まるスポットの拡がり径ｓは、屈折率ｎに反比例する。受光セルＡに比べて受光セルＢの方が開口幅が小さいので、受光セルＡに比べて、受光セルＢの光が集まるスポットの拡がり径ｓを小さくする必要がある。受光セルＡに比べて受光セルＢのマイクロレンズの屈折率ｎを大きくすれば、受光セルＢの光が集まるスポットの拡がり径ｓを、受光セルＡに比べて小さくすることができる。
【００５８】
上述した各実施の形態の固体撮像装置は、デジタルカメラ等に搭載される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の固体撮像装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの固体撮像装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【図２】実施の形態２の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【図３】実施の形態３の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【図４】実施の形態４の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【図５】実施の形態５の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【図６】実施の形態６の固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【図７】広ダイナミックレンジを特徴とする固体撮像装置の受光セルの配列を示す図である。
【図８】従来の広ダイナミックレンジを特徴とする固体撮像装置の受光セル（Ａ、Ｂ）の断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１      受光セル
１１    基板
１２    光電変換層
１３    絶縁層
１４，１４０，１４１    金属層
１５    フィルタ層
１６    Ｐ型ウェル
１７    光電変換部
１８    光電変換層上の層間膜
１９    遮光膜
２０Ａ，２０Ｂ    開口部
２１Ａ，２１Ｂ    フィルタ膜
２２    カラーフィルタ上の層間膜
２３，１２３，２２３，３２３，４２３，５２３，６２３    マイクロレンズ
２４    入射光
２５    高屈折率材料
２６    低屈折率材料
２７，２７０    高屈折率層間膜
２８    高屈折率層間膜の厚み
３１    遮光膜上の層間膜
３２    高屈折率層間膜上の層間膜
３３    入射角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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